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Title:
DRIVING MECHANISM FOR A STATIONARY TRANSPORTING DEVICE,
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/021495
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the present invention, the axial constructive length of a transporting device is shorten is such a way that a brake (24) is mounted on an elongated free end of the motor shaft (3) of the electric motor (1) and that the motor shaft (3) of the electric motor (1) is connected via a positive fitting coupling (7) to a sun gear shaft (9) of the planetary gear (8). The coupling (7) has an outer part (12) with an internal catching profile (13) and an inner part (11) with an external catching profile (14). At least one of the catching profiles (13 or 14) has a longitudinally crowned configuration.

Inventors:
BUCK GERHARD (DE)
MANN EGON (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/006208
Publication Date:
May 22, 1998
Filing Date:
November 08, 1997
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
BUCK GERHARD (DE)
MANN EGON (DE)
International Classes:
B66B11/04; F16D3/18; F16D3/20; (IPC1-7): F16D3/18; B66D11/04
Foreign References:
US4453830A1984-06-12
US4824418A1989-04-25
EP0133325A11985-02-20
DE9416306U11995-01-19
DE3840281A11990-05-31
DE3840281A11990-05-31
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Antrieb für eine stationäre Fördereinrichtung, im wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor (1) mit einer Antriebswelle (3) und einem Planetengetriebe (8) mit einem Sonnenrad (10) und einer Sonnenradwelle (9), die über eine formschlüssige Kupplung (7) mit der Antriebswelle (3) ver bunden ist, wobei ein inneres Teil (11) der Kupplung (7) mit einem äußeren Mitnahmeprofil (14) in ein inneres Mit nahmeprofil (13) eines äußeren Teils (12) der Kupplung (7) eingreift und die Kupplung (7) in einem Antriebsgehäuse (4) gelagert ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Mitnahmeprofil (13,14) in Längsrichtung ballig, jedoch spielfrei, ausgeführt ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das äußere Teil (12) der Kupp lung (7) in einem Kugellager (15) gelagert ist und der durch die Balligkeit der Mitnahmeprofile (13,14) gegebene Schwenkpunkt (21) etwa in der Mitte des Kugellagers (15) liegt.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kugellager (15) ein Festlager ist.
4. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Brem se (24) auf einem verlängerten, freien Ende der Antriebs welle (3) angeordnet ist.
5. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mitnahme profile (13), 14) eine Beschichtung aufweisen.
6. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das äußere Teil (12) der Kupplung (7) mit der Antriebswelle (3) ein stückig ausgebildet ist.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kugellager (15) abgedichtet ist und zwischen dem Antriebsgehäuse (4) und dem äußeren Teil (12) der Kupplung (7) getriebeseitig vom Kugellager eine Wellendichtung (19) angeordnet ist.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebswelle (3) auf der vom Planetengetriebe (8) abweisenden Seite durch ein Festlager (16) und auf der zum Planetengetriebe (8) weisenden Seite in der Kupplung (7) gelagert ist.
9. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebs welle (3) auf der zum Planetengetriebe (8) weisenden Seite durch eine mit einem Motorgehäuse (2) verbundene Vorzen trierung (18) zentriert ist.
10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Motorge häuse (2) einstückig mit dem Antriebsgehäuse (4) verbunden und ein Fußgehäuse ist, an das das Planetengetriebe (8) angeflanscht ist.
11. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Planetengetriebe (8) ein still stehendes Teil aufweist, das mit dem Antriebsgehäuse (4) verbunden ist und als ein Deckel und ein Nabenträger dient.
12. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Motorge häuse (2) eine Schwungmasse (26) und außerhalb des Motorge häuses (2) auf einem freien Ende der Antriebswelle (3) eine zusätzliche Schwungscheibe (25) angeordnet ist.
Description:
Antrieb für eine stationäre Fördereinrichtung Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine statio- näre Fördereinrichtung mit den Merkmalen nach dem Oberbe- griff von Anspruch 1.

Stationäre Fördereinrichtungen für Personen und Güter sind weit verbreitet, z. B. als Aufzüge, Fahrtreppen, Fahr- stege, usw. Sie laufen mit relativ niedrigen Geschwindig- keiten ; z. B. bei Personen-oder Lastenaufzügen in den mei- sten Fällen unter 4 m/s. Entsprechend niedrig ist die Dreh- zahl an einer Abtriebswelle des Antriebs. Diese können von Elektromotoren mit günstigem Wirkungsgrad nicht direkt zur Verfügung gestellt werden, sondern erfordern ein nach- geschaltetes Untersetzungsgetriebe. Ferner sind Bremsen vorgesehen, um die Fördereinrichtung abzubremsen und bei Bedarf und im Notfall stillzusetzen. Damit die Förderein- richtungen unabhängig vom Belastungszustand innerhalb eines Toleranzbereiches verzögert werden, müssen zusätzliche Schwungmassen, insbesondere bei Fahrtreppen, angeordnet oder entsprechend geregelte Elektromotoren oder Bremsen, insbesondere bei Aufzügen, verwendet werden.

Alle Bestandteile des Antriebs sind oftmals unter schwierig zugänglichen Bedingungen auf engstem Raum zu in- stallieren. Wegen des beengten Einbauraums sind sie nur mit Mühe zu warten. Sie werden daher aus selbständigen, demon- tierbaren Einheiten zusammengesetzt, die zusammengefügt einen kompakten Block ergeben.

Ein Antrieb der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-A1 38 40 281 für Hebezeuge bekannt. Dabei sind an einem mittleren Bremsgehäuse an gegenüberliegenden Seiten ein Elektromotor und ein Planetengetriebe angeflanscht. Das Planetengetriebe ist ein zweistufiges Standgetriebe, bei dem der Planetenträger der zweiten Stufe am Bremsgehäuse angeflanscht ist und als Nabenträger dient. Die Nabe ist drehfest mit Hohlrädern des Planetengetriebes verbunden und trägt eine Treibscheibe in Form einer Seilscheibe für Auf- züge oder im Falle von Fahrtreppen und Fahrstegen in Form eines Kettenkranzes.

Eine Antriebswelle des Elektromotors treibt über eine formschlüssige Kupplung eine Sonnenradwelle eines Sonnenra- des einer ersten Planetenstufe des Planetengetriebes an.

Der äußere Teil der Kupplung, an dem die Sonnenradwelle mit dem Sonnenrad einstückig angeformt sein kann, ist mittels eines Rillenkugellagers axial fest im Bremsgehäuse gelagert und durch eine Wellendichtung abgedichtet. Das äußere Teil der Kupplung ragt in das Bremsgehäuse und trägt eine Brems- scheibe einer elektrisch betätigten Bremse. Bei einer sol- chen Anordnung ist es nicht möglich, daß sich das Sonnenrad frei zwischen den Planetenrädern des Planetengetriebes ein- stellen kann, ohne den Lauf der Bremsscheibe negativ zu beeinflussen, was die Laufruhe und Lebensdauer des Plane- tengetriebes und der Bremse vermindert.

Vor allem von Antrieben für Fördereinrichtungen, die in Gebäuden installiert sind, verlangt man, daB sie mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten, wenig Einbauraum bean- spruchen, gut zu warten sowie störunanfällig sind und keine unangemessene Wärme und Geräusche entwickeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Be- rücksichtigung der obigen Anforderungen, vor allem die axiale Baulänge des Antriebs zu reduzieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltun- gen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Beim Stand der Technik ist die Antriebswelle im Motor durch jeweils ein Kugellager an den Enden der Antriebswelle axial und radial gelagert. Die Antriebswelle muß präzise gelagert sein, damit das Spiel zwischen dem Anker und dem Rotor des Motors klein gehalten werden kann, um einen guten Wirkungsgrad und geringe Geräusche zu erreichen. Um einen Achsversatz oder Winkelversatz der Antriebswelle zur Son- nenradwelle auszugleichen, wird in der Regel zwischen bei- den eine Kupplung, insbesondere eine elastische Kupplung, angeordnet.

Nach der Erfindung wird diese Kupplung durch eine Kupplung mit einem balligen Mitnahmeprofil ersetzt, die in axialer Richtung kürzer baut und aufgrund des balligen Mit- nahmeprofils in der Lage ist, einen Winkelversatz auszu- gleichen.

Zweckmäßigerweise wird das äußere Teil der Kupplung im Antriebsgehäuse mittels eines Kugellagers gelagert und der durch die Balligkeit der Mitnahmeprofile gegebene Schwer- punkt etwa in die Mitte des Kugellagers gelegt. Dadurch kann sich die Sonnenradwelle mit dem Sonnenrad innerhalb der gegebenen Toleranzen und Winkelbegrenzungen schwimmend zwischen den Planeten des Planetengetriebes einstellen.

Dies ergibt eine gute Lastverteilung mit geringen Laufge- räuschen. Die Bremse ist auf der dem Planetengetriebe ge- genüberliegenden Seite des Elektromotors auf der verlänger- ten Antriebswelle angeordnet. Sie beeinflußt damit nicht die Lagerung der Sonnenradwelle und des Sonnenrades. Ande- rerseits wirkt sich eine Verlagerung des Sonnenrades nicht auf den Lauf der Bremsscheibe aus.

Die axiale Baulänge kann weiter verkürzt werden, wenn die Kupplungsteile einstückig mit der Sonnenradwelle bzw. der Antriebswelle verbunden sind. Ist das äußere Teil der Kupplung mit der Sonnenradwelle verbunden und somit im An- triebsgehäuse gelagert, kann sich die Sonnenradwelle mit dem Sonnenrad innerhalb des Lagerspiels frei zwischen den Planetenrädern einstellen. Ist das äußere Kupplungsteil mit der Antriebswelle des Elektromotors verbunden, so ergibt sich eine sehr präzise Lagerung der Antriebswelle, insbe- sondere wenn das Lagerspiel des Kugellagers klein gewählt wird. Das Sonnenrad kann sich dann innerhalb des durch die Balligkeit gegebenen Schwenkwinkels, sowie des Spiels zwi- schen den Mitnahmeprofilen zwischen den Planetenrädern ein- stellen. Im ersten und vor allem im zweiten Fall kann das getriebeseitige Motorlager entfallen, da die Lagerung der Antriebswelle über das Kugellager im Antriebsgehäuse aus- reicht. Dadurch verkürzt sich die axiale Baulänge eben- falls. In diesem Fall ist es zweckmäßig, das verbleibende Motorlager als Festlager auszubilden und die Antriebswelle an ihrem gegenüberliegenden Ende in einer Vorzentrierung zu zentrieren. Die Vorzentrierung schützt den Motor auf dem Transport und erleichtert seine Montage. Sie umgibt die Antriebswelle mit einem solchen Spiel, daß sich die An- triebswelle nach der Montage des gesamten Antriebs in der Vorzentrierung frei drehen kann.

Um die Geräusche zu vermindern und die Haltbarkeit zu verbessern kann es zweckmäßig sein, die Mitnahmeprofile zu beschichten, z. B. mit verschleißmindernden, korrosionshem- menden oder schwingungsdämpfenden Schichten aus Metall oder Kunststoff.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl- reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie- ben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßi- gerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam- menfassen. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschrei- bung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele darge- stellt.

Es zeigt : Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Antrieb in einem Teilquerschnitt, Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung entsprechend der Linie II in Fig. l, Fig. 3 eine Variante der Ausführung nach Fig. 2 und Fig. 4 einen Fahrtreppenantrieb mit einem Elektro- motor, der ein Fußgehäuse aufweist.

Mit 1 ist ein Elektromotor bezeichnet, in dessen Mo- torgehäuse 2 eine Antriebswelle 3 über ein erstes Motorla- ger 16 und ein zweites Motorlager 17 radial und axial gela- gert ist.

Das Motorgehäuse 2 ist an einem Antriebsgehäuse 4 an- geflanscht, das einen Gehäusefuß 5 hat. Schraubenlöcher 6 im Gehäusefuß 5 dienen zur Befestigung des Antriebsgehäu- ses 4 auf einem nicht dargestellten Fundament oder einer Montageplatte.

Dem Elektromotor 1 gegenüber ist am Antriebsgehäuse 4 ein Planetengetriebe 8 angeflanscht. Zur Befestigung des Elektromotors 1 und des Planetengetriebes 8 dienen Schrau- ben 20.

Das Planetengetriebe 8 besitzt am Eingang ein Sonnen- rad 10 mit einer Sonnenradwelle 9, die über eine Kupplung 7 mit der Antriebswelle 3 verbunden ist. Die Kupplung 7 hat ein äußeres Teil 12 mit einem inneren Mitnahmeprofil 13, das einstückig mit der Sonnenradwelle 9 ausgebildet ist, und ein inneres Teil 11 mit einem äußerem Mitnahmepro- fil 14, das mit der Antriebswelle 3 einstückig verbunden ist (Fig. 1-3).

Die Mitnahmeprofile 13 und 14 können in axialer Rich- tung einzeln oder zusammen ballig ausgeführt werden. Damit entsteht eine drehfeste Gelenkverbindung in einem kleinen Bauraum. Ist nur eines der Mitnahmeprofile 13 oder 14 bal- lig ausgeführt, können sich die Mitnahmeprofile 13,14 in- einander axial verschieben und einen Längenausgleich zwi- schen diesen Teilen bewirken. Der Längenausgleich kann durch Temperatureinflüsse und Fertigungstoleranzen erfor- derlich sein. In den gezeigten Beispielen ist das äußere Mitnahmeprofil 14 des inneren Teils 11 der Kupplung 7 bal- lig ausgeführt.

Das äußere Teil 12 der Kupplung 7 ist radial durch ein Kugellager 15 im Antriebsgehäuse 4 gelagert. Dabei kann es sich in einer Richtung axial an der Antriebswelle 3 abstüt- zen, während es sich in der anderen Richtung axial an dem Kugellager 15 abstützt. Wird das Kugellager 15 als Festla- ger ausgebildet (Fig. 3), kann die axiale Abstützung an der Antriebswelle 3 entfallen.

Die Sonnenradwelle 9 kann sich mit dem Sonnenrad 10 innerhalb des Lagerspiels des Kugellagers 15 schwenken und somit schwimmend auf die nicht näher dargestellten Plane- tenräder des Planetengetriebes 8 einstellen. Durch die Schwenkbewegung der Sonnenradwelle 9 wird die Antriebswel- le 3 nicht beeinflußt, da sie sich gegenüber der Sonnenrad- welle 9 wegen der Balligkeit mindestens eines der Mitnahme- profile 13,14 verschwenken kann. Dennoch ist die Lagerung der Antriebswelle 3 präzise genug, so daß das zweite Motor- lager 17 entfallen kann. Dadurch gewinnt man zusätzlich axialen Bauraum.

Entfällt das zweite Motorlager 17, ist es zweckmäßig, daß das erste Motorlager 16 als Festlager ausgestaltet wird, indem es sowohl im Motorgehäuse 2 als auch auf der Antriebswelle 3 axial fixiert wird (Fig. 4).

Damit sich die Antriebswelle 3, wenn das zweite Motor- lager 17 fehlt, nicht während des Transportes radial frei bewegen kann, wodurch der Elektromotor 1 beschädigt werden könnte, ist eine Vorzentrierung 18 in Form einer Scheibe vorgesehen, die die Antriebswelle 3 mit einem solchen Spiel umgibt, daß die Antriebswelle 3 sich nach der Montage des gesamten Antriebs 4 frei in der Vorzentrierung 18 drehen kann. Da die Vorzentrierung 18 die Antriebswelle 3 während

der Montage ausgerichtet hält, wird auch die Montage des Elektromotors 1 am Antriebsgehäuse 4 selbst erleichtert.

Der ruhige Lauf und Wirkungsgrad des Elektromotors 1 hängen im wesentlichen von dem geringen Spiel ab, das zwi- schen einem nicht näher dargestellten Rotor auf der An- triebswelle 3 und einem Anker im Motorgehäuse 2 eingehalten werden kann. Es ist daher besonders wichtig, daß die An- triebswelle 3 präzise gelagert ist. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, daß das äußere Teil 12 der Kupplung 7 ein- stückig mit der Antriebswelle 3 verbunden ist und somit über das Kugellager 15 mit geringem Lagerspiel präzise im Antriebsgehäuse 4 gelagert ist. Dabei wird das Antriebsge- häuse 4 über einen Zentrierbund 22 gegenüber dem Motorge- häuse 2 zentriert oder einstückig mit diesem ausgebildet (Fig. 3 und 4). In diesem Fall wird das Motorgehäuse 2 zu einem sogenannten Fußgehäuse, das das Planetengetriebe trägt.

Wenn die Sonnenradwelle 9 mit dem inneren Teil 11 der Kupplung 7 verbunden ist, wird sie nicht mehr durch das Kugellager 15 axial in beiden Richtungen gelagert, so daß für die axiale Festlegung eine besondere Vorkehrung getrof- fen werden muß, insbesondere wenn aus Geräuschgründen und wegen eines günstigeren Zahneingriffs eine Schrägverzahnung gewählt wird.

Das Planetengetriebe 8 ist ein sogenanntes Standge- triebe, bei dem ein Glied des Getriebes, z. B. ein Plane- tenträger oder ein Hohlrad, feststeht und mit dem Antriebs- gehäuse 4 fest verbunden ist. Um die Baulänge zu verrin- gern, ist es zweckmäßig, das Glied als Deckel für das An- triebsgehäuse 4 bzw. für das Motorgehäuse 2 auszubilden.

Gleichzeitig dient dieses Teil als Nabenträger eines rotie- renden Gehäuseteils, an dem ein Flansch 23 zur Befestigung eines Treibrades, z. B. in Form einer Seilscheibe oder ei- nes Kettenrades befestigt werden kann.

Antriebe für Aufzüge besitzen in der Regel eine auf- wendige Steuerung, durch die die Fahrgeschwindigkeit und die Positionierung der Fahrstühle zu den Stockwerken genau eingehalten wird. Deshalb kann auf Schwungscheiben weitge- hend verzichtet werden. Eine Bremse 24 ist zweckmäßigerwei- se auf einem verlängerten, freien Ende der Antriebswelle 3 montiert. Bei Fahrtreppen werden in der Regel einfachere Elektromotoren 1 verwendet und die Bremse so ausgelegt, daß die Fahrtreppe bei voller Belastung und Abwärtsfahrt nicht unzulässig nachlaufen kann, wenn sie stillgesetzt wird. Um zu verhindern, daß sie bei geringer Auslastung wegen des geringen Gewichts und der kleinen Massenträgheit zu stark abbremst, so daß es für die Benutzer unangenehm, ja sogar gefährlich ist, verwendet man eine Schwungscheibe 25, und zwar ebenfalls auf der nach außen verlängerten Antriebswel- le 3. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorge- schlagen, daß eine Schwungmasse 26 im Inneren des Motorge- häuses 2 angeordnet wird. Diese Schwungmasse 26 dient zu einer Grundeinstellung des Fahrtreppenantriebs, während die zusätzliche kleinere Schwungscheibe 25 auf dem äußeren Teil der Antriebswelle 3 zur Abstimmung des Antriebs auf die jeweilige Fahrtreppenart und-große bzw. auf den jeweiligen Einsatzfall dient.

Bezugszeichen 1 Elektromotor 2 Motorgehäuse 3 Antriebswelle 4 Antriebsgehäuse 5 Gehäusefuß 6 Schraubenlöcher 7 Kupplung 8 Planetengetriebe 9 Sonnenradwelle 10 Sonnenrad 11 inneres Teil der Kupplung 12 äußeres Teil der Kupplung 13 inneres Mitnahmeprofil 14 äußeres Mitnahmeprofil 15 Kugellager 16 erstes Motorlager 17 zweites Motorlager 18 Vorzentrierung 19 Wellendichtung 20 Schraube 21 Drehpunkt 22 Zentrierbund 23 Flansch 24 Bremse 25 Schwungscheibe 26 Schwungmasse